东天山觉罗塔格带雅满苏组古生物、岩石地球化学特征及构造意义
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东天山觉罗塔格带雅满苏组古生物、岩石地球化学特征及构造意义

2021-09-15 16:08:34 投稿作者: 点击:

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摘  要:东天山觉罗塔格带内雅满苏组为一套重要的早石炭世地层,对该地区构造演化具有约束性。通过对该地层古生物及火山岩地球化学研究得出:(1)雅满苏组中、下岩性段化石组合为造礁珊瑚及壳刺腕足动物类,显示温暖、正常盐度及弱波动的浅海环境;(2)雅满苏组上岩性段火山岩为钙碱性安山质岩石,具成熟岛弧特征,显示火山岩带西部、中部处于同一构造背景的不同演化阶段;(3)早石炭世晚期,该区域天山洋俯冲作用中部较西部强烈,俯冲更深,诱发火山作用,呈“剪刀式”俯冲模式。总之,觉罗塔格构造带在早石炭世发生巨大构造转化,由被动大陆边缘演化为“剪刀式”俯冲形成的成熟岛弧环境。

关键词:觉罗塔格;雅满苏组;古生物制约;地球化学;“剪刀式”俯冲

东天山位于我国西部,属中亚造山带,是贯穿整个中亚的巨大纬向山系,其构造演化及成矿背景具有复杂性和多期性。觉罗塔格构造带是天山造山带最重要的多板块(塔里木、西伯利亚及准噶尔板块)汇聚带之一,该区大地构造演化截至目前依然众说纷纭,莫衷一是。对该区的研究有助于理清古天山洋生成→俯冲→消减→闭合→碰撞造山的构造演化史。前人对东天山构造及岩浆活动进行了大量研究,对构造演化模式的重建具重要作用[1-3]。构造演化观点普遍认为:该构造带于晚石炭晚期发生主碰撞,洋-陆转换基本完成,北天山洋基本闭合,转为残余海盆[4];晚石炭世末碰撞造山,塔里木与准噶尔板块连为一体,形成统一大陆[5]。目前对该区主碰撞前的岩浆活动、构造演化及地球动力学关系的研究尚未得出定论,需进一步讨论。东天山主碰撞前的构造演化模式尚未统一,主要表现为:(1) 晚石炭世早期,东天山是裂谷或弧后盆地亦或被动陆缘,还是岛弧等存在分歧[4,6];(2)主碰撞之前,南天山洋向北俯冲、双向俯冲或先向北后双向俯冲还是向南俯冲等存在不同认识[3,5,7-8]。

本文以东天山觉罗塔格带构造带雅满苏组为研究对象,通过古生物学和岩石地球化学研究,探讨古生物及地球化学对构造背景的制约,旨在为该地区石炭纪主碰撞前的构造演化模式提供依据。

1  区域地质背景

觉罗塔格构造带位于东天山地区,长约600 km,宽35~45 km,是一条西起托克逊,东至甘新交界的狭长构造带。该构造带由塔里木板块、西伯利亚板块及准噶尔-哈萨克斯坦微板块碰撞聚敛形成,是塔里木板块和古亚洲洋碰撞对接的关键部位(图1)。4条近EW向展布的大断裂构成觉罗塔格地区基本格局,觉罗塔格构造带南部以该断裂与中天山地块分界,北部以康古尔断裂为界。

早石炭世雅满苏组分布于觉罗塔格带内,大面积出露于百灵山北部区域,面积244.18 km2。雅满苏组下部以正常沉积岩碳酸盐岩为主,中上部火山活动强烈(图2-c);中部以喷发相安山质火山碎屑岩为主,次为喷发、沉积相凝灰质碎屑岩(图2-a,d);上部以喷发相安山质、英安质及流纹质火山碎屑岩为主。与下伏早石炭世阿奇山组呈整合接触,与上覆晚石炭世土古土布拉克组呈平行不整合接触。

2  雅满苏组岩石组合     特征

雅满苏组按岩石组合特征划分为3个岩性段。第一岩性段主要分布于研究区中北部,呈EW向带状展布,地层产状较缓,主要岩性为一套含生物碎屑碳酸盐岩夹碎屑岩建造。岩石类型为灰白、浅灰、灰色生物屑碎屑微晶灰岩,化石较发育,以海百合茎和珊瑚化石为主(图3),少量腕足类化石;第二岩性段分布于研究区北部,呈NW向带状展布,靠近康古尔韧性剪切带,地层产状较缓,主要为一套海相碎屑岩夹火山碎屑岩建造。岩石类型为灰绿色钙质岩屑砂岩、粗粒长石岩屑砂岩、粗粒长石细砾岩,腕足动物化石较丰富(图3);第三岩性段主要出露于山脊或较高山坡,呈带状展布,出露范围较小,主要岩石类型为灰褐色安山质玻屑凝灰岩、流纹质凝灰岩及蚀变安山质含角砾火山尘凝灰岩,整体为一套火山碎屑岩夹碎屑岩建造。总体上,雅满苏组下部为含生物碎屑碳酸盐岩建造,中部为海相碎屑岩建造,上部为火山碎屑岩建造,其中雅满苏组第一、第二岩性段发育大量腔肠和腕足动物化石。

3  雅满苏组生物组合特征

本次化石样品由中国科学院南京地质古生物研究所鉴定。第一岩性段产多种四射珊瑚及横板珊瑚,有宾夕法尼亚小石柱珊瑚Lithostrotionellapennsylvanium、雅满苏圆蛤珊瑚Gangamophyllum hamiense yamansuense ,Lin et Fan、双形珊瑚Diphyphyllum minor Yu et al.、袁氏琼花珊瑚Yuanophyllum kansuense Yu、劳芝柯夫斯克珊瑚未定种Rozkowskia sp.、沃恩棚珊Dibunophyllum vaughani Salee、四角剌毛珊瑚Chaefefes quadrangulafu Lee ef yü。以刺毛珊瑚(Chaefefes quadrangulafu Lee ef yü)出现为开始,总体可称为刺毛珊瑚(quadrangulafu)-石柱珊瑚(DarwaSophyllum)-棚珊瑚(Dibunophyllum)生物群组合(图3)。

第二岩性段腕足类分异度较高,种群数量丰富且较大,产以爱德堡大长身贝Gigantoproductus edelburngensis (Phillips)为代表的组合,主要有满苏分喙石燕Choristites mansuyi Chao、美雅轮刺贝(Echinoconchus elegans(McCoy)、网格长身贝(未定种)Dictyoclostus sp、东方新石燕Neospiriferorientalis Chao、细丝线纹长身贝Linoprroductus lineatus(Waagen)、刺瘤輪刺贝Echinoconchus punctatus(Martin)、簇状新石燕Neospirifer fasciger(Keyserling)、先期分喙石燕Choristites priscus(Eichwald)、裂线贝(未定种)Schizophoria sp。其中簇形轮刺贝Echinoconchus fasciatus(Kutorga)、分喙石燕(未定种)Choristites sp. 爱德堡大长身贝Gigantoproductus edelburngensis是早石炭世南相维宪期-谢尔普霍夫期标志性分子,属早石炭世的标志性分子。总体以爱德堡大长身贝为代表的长身贝Gigantoproductus edelburngensis (Phillips)和轮刺贝(Echinoconchus elegans(McCoy)的繁盛为代表,可称为爱德堡大长身贝Gigantoproductus edelburngensis (Phillips)-轮刺贝(Echinoconchus elegans)-石燕(Choristites)生物群组合(图4)。

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